Методичні рекомендації

При опрацюванні даного питання слід звернути увагу на таке.

З давніх часів людина вико­ристовує природні волокнисті матеріали для виготовлення одягу й різних предметів домашнього вжитку. Одні з цих матеріалів рослинного походження і складаються з целюлози, наприклад льон, бавовна; інші — тваринного походження і складаються з білків — шерсть, шовк.

Із збільшенням потреб населення і техніки в тканинах ста­ла гостро відчуватися нестача волокнистих матеріалів. Виникла потреба добувати волокна хімічним способом.

Це можна здійснити двома способами.

Оскільки волокна характеризуються впорядкованим, орієнто­ваним уздовж осі волокна розміщенням лінійних макромолекул, то можна взяти природний полімер невпорядкованої структури і тією чи іншою обробкою змінити в ньому розміщення макромолекул, укласти їх в одному напрямі.

Можна зробити й так: добути полімер синтетичним способом, а потім укласти в ньому молекули в потрібному порядку. • У, промисловості добувають волокна обома способами. Волокна, що їх добувають переробкою природних полімерних матеріалів, на­зиваються штучними, а ті, що добувають із синтетичних полімерів,— синтетичними. Штучні й синтетичні волокна об'єднуються в одну гру­пу хімічних волокон, бо при добуванні і тих і інших, на відміну від природних волокон, застосовуються хімічні методи.

Як вихідний природний полімер для утворення штучних воло­кон беруть целюлозу, виділену з деревини, або бавовняний пух, який залишається на насінні бавовнику після того, як з нього знімуть волокна бавовни.

Щоб лінійні молекули полімеру розмістити вздовж осі утворю­ваного волокна, треба насамперед відокремити їх одну від одної, зробити рухливими, здатними до переміщення, тобто розплавити по­лімер або розчинити його. Розплавити целюлозу неможливо: від нагрівання вона руйнується. Отже, треба шукати методи розчинення целюлози.

Цього можна досягти її хімічною обробкою. Целюлозу обробля­ють оцтовим ангідридом у присутності сірчаної кислоти (оцтовий ангідрид — сильніший етерифікуючий засіб, ніж оцтова кислота).

Продукт етерифікації — триацетат целюлози розчиняють у суміші дихлорметану СН₂С1₂ й етилового спирту. Утворюється в'яз­кий розчин, у якому молекули полімеру вже можуть переміщатися і розміщуватися в тому чи іншому потрібному порядку.

Щоб добути волокна, розчин полімеру продавлюють крізь фільєри — ковпачки з численними отворами. Тонкі струмені роз­чину опускаються у вертикальну шахту заввишки близько 3 м, через яку проходить нагріте повітря.

Під впливом теплоти розчинник випаровується, і триацетат це­люлози утворює тонкі довгі волоконця, які скручуються потім у нитки і йдуть на дальшу переробку. Вже проходячи крізь отвори фільєри, макромолекули починають вишиковуватися вздовж стру­меня розчину. У процесі дальшої обробки макромолекули розмі­щуються ще впорядкованіше. Це забезпечує високу міцність воло­конець і ниток, які вони утворюють.

Часто штучні волокна застосовують не у вигляді довгих ниток (шовку), а у вигляді штапелю — різаних некручених волокон кілька сантиметрів завдовжки. Штапель можна використовувати для пря­діння разом з іншими волокнами, наприк­лад шерстю.

Ацетатне волокно менше втрачає міцність у вологому стані, ніж штучне віскозне волокно. Завдяки нижчій теплопровідності воно краще зберігає теплоту. Крім того, це волокно м'яке, мало мнеться, менше збігається від прання, має приємний блиск. Усе це робить його цінним текстиль­ним матеріалом.

Проте за гігієнічними власти­востями ацетатне волокно посту­пається перед бавовняним. Оскіль­ки більшість гідроксильних груп у ньому етерифіковані, воно має менше можливостей для утворен­ня водневих зв'язків з молекулами води, тому ацетатне волокно менш гігроскопічне, гірше вбирає вологу.

Синтетичне волокно — це хімічне волокно, яке формують із синтетичних полімерів. У промисловості для одержання синтетичних волокон застосовують поліаміди, поліефіри, поліакрилонітрил, поліолефіни, полівінілхлорид, полівініловий спирт.

Стадії виробництва синтетичних волокон

1) Приготування прядильного розплаву (поліаміди, поліефіри, поліолефіни) або розчину (поліакриламід, полівінілхлорид, полівініловий спирт) з наступним видаленням з них домішок і бульбашок повітря;

2) Формування волокна з розчину (розплаву) з подальшим витягуванням в пластичному стані і термофіксацією;

3) Обробка сформованих волокон (обробка різними реагентами, замаслення, сушка, крутіння, упаковка).

Синтетичні волокна випускають у вигляді моноволокна, текстильного або технічних ниток і штапельного волокна. Міцність синтетичного волокна може досягати 1,2 Гн/м², високоеластична деформація становить від 2 до 1000%. Текстильні та фізико-хімічні показники набагато різноманітніші, ніж у штучних волокон. Виробництво синтетичних волокон розвивається швидше виробництва штучних волокон, що пояснюється доступністю вихідної сировини, швидким розвитком виробництва різноманітних полімерів і, особливо, різноманітністю властивостей і високою якістю.

Запитання для самоконтролю.

1. Що таке волокно?

2. Класифікація волокон.

3. Які види волокон ви знаєте?

4. Дайте характеристику природним волокнам.

5. Охарактеризуйте штучні волокна.

Самостійна робота № 10

Тема:Органічні речовини, як основа харчового раціону.

План.

1.Білки, жири, вуглеводи як компоненти їжі.

2.Використання харчових добавок.

Література: 1, 2, 3, 7, 12.

Питання 1. Білки, жири, вуглеводи як компоненти їжі.

Методичні рекомендації

При опрацюванні даного питання слід звернути увагу на таке.

Жири — органічні речовини, які є сполукою складних ефірів трьохатомного спирту (гліцерину) і жирних кислот.

Це повні складні ефіри трьохатомного спирту гліцерину СН₂ОН — СНОН — СН₂ОН і різноманітних жирних кислот. Серед них можуть бути як насичені кислоти, наприклад пальмітинова С₁₅Н₃₁СООН і стеаринова С₁₇Н₃₅СООН, так і ненасичені кислоти (у тому разі з одним подвійним зв'язком - наприклад олеїнова кислота С₁₇Н₃₃СООН); з двома - лінолева кислота і з трьома ліноленова кислота подвійними зв'язками, а також з потрійним зв'язком, наприклад стеаринова С₁₇Н₃₁СООН).

Жирно-кислотний спектр жирів різноманітний. У рослинному й тваринному світі налічується близько 1300 видів жирів, але елементний склад їх відносно мало коливається й дорівнює в середньому,%:

С — 76 — 79, Н — 11 — 13 і О — 10 — 12.

Жири тваринного походження мають при кімнатній температурі, як правило, тверду консистенцію, риб'ячий жир та більшість рослинних жирів - рідку. З рослинних жирів твердими є масло какао та пальмове масло.

Шляхом гідролізу (омилення) жири легко розщеплюються на гліцерин і жирні кислоти, причому різні кислоти проявляють неоднакову стійкість до дії високих температур і мікроорганізмів. Так, насичені жирні кислоти досить стійкі не тільки при звичайних температурах, але й при нагріванні навіть до 400 °C вони важко втрачають свою карбоксильну групу й не розкладаються. Досить стійкими є й ненасичені жирні кислоти з одним подвійним зв'язком (типу олеїнової). Ненасичені кислоти із двома й більшим числом подвійних зв'язків менш стійкі. Вони легко окисляються й полімеризуються, а при нагріванні до 300 °C розпадаються з розривом вуглецевого ланцюга й утворенням суміші насичених і ненасичених вуглеводнів жирного ряду.

Для хімічної характеристики жирів й інших ліпідів визначаються температура плавлення й числа — йодне, омилення й кислотності.

У харчуванні

Жири - важливий продукт харчування людини. Жири становлять головний компонент таких продуктів харчування, як вершкове масло, рослинні олії, маргарин, смалець. Багато жирів міститься у свинячому салі та у сирі.

    Значення жирів у харчуванні різноманітне. Недостатнє надходження жирів у їжу негативно впливає на різні види обміну речовин, функціональний стан окремих органів і систем і, у підсумку, на працездатність і опірність організму несприятливим чинникам навколишнього середовища, у тому числі інфекційним агентам. Недостатня енергетична цінність раціонів харчування призводить до виснаження жирових депо у підшкірній основі.      Підшкірна основа виконує низку важливих функцій в організмі: теплоізолюючу (захищає глибоко розміщені тканини від надмірного впливу холоду і тепла), амортизаційну (охороняє кістки, тканини і внутрішні органи від поштовхів і ударів), естетичну (надає формам тіла ніжну округлість). Жири є найважливішим енергетичним компонентом харчового раціону – 1 г жирів дає 37,7 кДж (9 ккал) енергії, їх біологічне значення зумовлене тим, що вони є носіями таких життєвонеобхідних для організму речовин, як поліненасичені жирні кислоти, жиророзчинні вітаміни (віт., D, E і К; тобто віт., які можуть тільки перетравлюватися, всмоктуватися, і транспортуватися в поєднанні з жирами), фосфоліпіди, стерини. Вони поліпшують смакові якості їжі, впливають на засвоюваність низки нутрієнтів. Так, засвоюваність каротину у присутності оптимальної кількості жиру в їжі досягає 80-90%, тоді як за умови його недостачі β-каротин майже не засвоюється. Однак надмірне споживання жирів погіршує засвоюваність білків, кальцію, магнію, підвишує потребу у вітамінах, що беруть участь у жировому обміні. Надмірне споживання жирів гальмує секрецію шлунка і затримує евакуацію з нього їжі, спричиняючи перенапруження функцій інших органів травлення.      Достатня кількість жирів у харчовому раціоні забезпечує його енергетичну адекватність енерговитратам організму і високу інтенсивність пластичних процесів, зокрема синтез білка. Вони входять до складу тканин тварин, рослин. Вегетативнi частини рослин накопичують не бiльше 5% лiпiдiв, насiння – до 50% i бiльше. В органiзмi людини в нормi мiститься 10-20% жиру, але при наявностi деяких порушень жирового обмiну його кiлькiсть може змiнюватися. На відміну від вуглеводів і тим більше білків, жири відкладаються у великих кількостях у депо (підшкірна основа, сальник) і створюють в організмі великі запаси енергії. Нормальної конституції доросла людина має у своєму організмі 9-12 кг жиру, що відповідає 251000-377000 кДж (60000-90000 ккал). Ця енергія витрачається у всіх випадках недостатнього харчування.

Білки у харчуванні.

Білки надходять в організм разом з їжею й служать основним джерелом амінокислот. Обов'язкове використання білків у їжі обумовлене потребою в незамінних амінокислотах, які не можуть синтезуватися людиною з інших речовин. Травлення починається з кислотної денатурації білків у шлунку — необхідної стадії для кулінарно неопрацьованої їжі. Денатуровані білки стають субстратом для протеаз, спочатку в шлунку, а потім у слаболужньому середовищі тонкого кишечнику. Продукти протеазного розщеплення — короткі пептиди й амінокислоти усмоктуються ентероцитами розташованими в епітелії тонкого кишечнику. Основним транспортером ди- і трипептидів служить мембранний білок Pept1, через який проходить 65—80% усіх усмоктуваних людиною амінокислот. Активний перенос пептидів білком Pept1 здійснюється за рахунок одночасного транспорту протонів. Pept1 перебуває у дванадцятипалій і порожній кишках, і, меншою мірою, у клубовій кишці. Pept1 був виявлений у товстому кишечнику тільки у новонароджених. Інші 20—35% амінокислот всмоктуються ентероцитами за допомогою набору амінокислотних транспортерів різної специфічності. Увесь процес усмоктування білкових продуктів триває близько чотирьох годин.

В ентероцитах частина пептидів розщеплюється до окремих амінокислот. Потім амінокислоти й пептиди переправляються транспортерами через протилежну мембрану й розносяться по всьому тілу з потоком крові. Амінокислотне харчування інших кліток організму відбувається за допомогою мембранних транспортерів амінокислот, а також заковтування й протеазного розщеплення зовнішніх білків і пептидів. Для запобігання надлишкових втрат амінокислот з організму в нирках відбувається усмоктування пептидів і амінокислот із крові в цілому схоже на усмоктування цих речовин у тонкому кишечнику.

Регуляція транспорту й метаболізму амінокислот — складний, ще не досить вивчений процес. У ньому беруть участь різні системи організму, у тому числі нервова система, що відповідає за формування відчуття голоду й ситості в головному мозку. Інтерес до механізму білкового травлення проявляють не тільки фізіологи й дієтологи. У медичній практиці виникають питання, пов'язані з персональною алергією до деяких білків. У складніших випадках розробляються спеціальні білкові дієти. У деяких випадках використовують суміші чистих амінокислот. Пептидні транспортери травної системи й нирок активно вивчаються фармакологами, оскільки ряд ліків всмоктується й утримується в організмі за рахунок Pept білків. Білкові й амінокислотні суміші викликають інтерес у спортсменів з метою нарощування м'язів. Слід зазначити, що засвоювання чистих амінокислот організмом сильно відрізняється від звичайного переварювання різноманітних білків їжі.

Білкові лікувальні препарати

Значна кількість досліджень у медицині направлена на використання білків в якості терапевтичних препаратів та засобів діагностики захворювань. Фармацевтичне застосування білків почалося з природних білків отриманих з різноманітних живих організмів. Нові препарати створюються штучно, рекомбінантними методами або за допомогою проектування білків. Біофармацевтичні препарати, що знаходять широке використання, включають білки крові (наприклад, для лікування гемофілії), тромболітичні ферменти, гормони, цитокіни та фактори росту, білки імунної системи (інтерферони і антитіла, що використовуються для лікування інфекційних захворювань та деяких видів раку) і вакцини.

Прагнення до перемоги будь-якою ціною штовхає деяких спортсменів, культуристів та спецназівців до вживання білкових ліків, що сприяють витривалісті та росту м'язів. Найпопулярнішими є ерітропоетін та гормон росту людини. Вживання цих препаратів заборонено в багатьох змаганнях, але скандали з відомими спортсменами з'являються щороку. Фармацевтичні білки, як і інші ліки, можуть являти загрозу здоров'ю.

Вуглеводи (крохмаль) у харчуванні

У промисловості перетворення крохмалю в глюкозу відбувається шляхом кип'ятіння його упродовж декількох годин з розбавленою сірчаною кислотою. Щоб з отриманого розчину вилучити сірчану кислоту до нього додають крейду, отримуючи з сірчаної кислоти нерозчинний сульфат кальцію. Останній відфільтровують, і речовина випарюють. Виходить густа солодка маса - крохмальна патока, яка містить крім глюкози значну кількість інших продуктів гідролізу крохмалю.

Патока використовується для приготування кондитерських виробів і для різноманітних технічних цілей.

Якщо потрібно отримати чисту глюкозу, то кип'ятіння крохмалю ведуть довше, ніж досягається більш повне перетворення його на глюкозу. Отриманий після нейтралізації і фільтрування розчин згущують, поки з нього не почнуть випадати кристали глюкози. Також в даний час гідроліз крохмалю виробляють ферментативно, з використанням альфа-амілази для отримання декстринів різної довжини, і глюкоамілази - для подальшого їх гідролізу з отриманням глюкози.

При нагріванні сухого крохмалю до 200-250 ° C відбувається часткове його розкладання і виходить суміш менш складних ніж крохмаль полісахаридів (декстрин та інші).

Фізична зміна дозволяє отримувати крохмаль з високою здатністю утримувати вологу, що в свою чергу надає кінцевому продукту бажану консистенцію.

Крохмаль, будучи одним з продуктів фотосинтезу, широко поширений в природі. Для рослин він є запасом поживних речовин і міститься в основному в плодах, насінні і бульбах. Найбільш багате крохмалем зерно злакових рослин: рису (до 86%), пшениці (до 75%), кукурудзи (до 72%), а також бульби картоплі (до 24%).

Для організму людини крохмаль поряд з сахарозою служить основним постачальником вуглеводів - одного з найважливіших компонентів їжі. Під дією ферментів крохмаль гідролізується до глюкози, яка окислюється в клітинах до вуглекислого газу і води з виділенням енергії, необхідної для функціонування живого організму.

Вітаміни, (лат. vitae — життя) — органічні сполуки різної хімічної природи, необхідні в невеликих кількостях для нормального обміну речовин і життєдіяльності живих організмів. Багато вітамінів є попередниками коферментів, які беруть участь у ферментативних реакціях. Людина і тварини не синтезують вітаміни, або синтезують у недостатній кількості, тому повинні одержувати їх з їжею. Нестача вітамінів приводить до порушення обміну речовин. Джерелом вітамінів найчастіше є рослини. Звичайно вітаміни поділяються на

• розчинні у воді: В₁ (тіамін), B₂ (рибофлавін), В₃ (нікотинамід, нікотинова кислота), B₅ (пантотенова кислота), B₆ (піридоксин, піридоксаль, піридоксамін), H (B₇) (біотин), B₉ (фолієва кислота), B₁₂ (кобаламін), B₄ (аденін), B₈ (інозитол), B₁₀ (параамінобензойна кислота), B11 (BC) (холін), С (аскорбінова кислота);

• нерозчинні у воді: А (ретинол), D₂ (кальциферол), D₃ (холекальциферол), Е (токоферол), К₁ (філохінон).

Історія відкриття

У 1912 р. для позначення додаткових харчових факторів, що у малих кількостях ефективні для лікування ряду захворювань, Функ ввів термін вітамін. Тоді виділяли лише 2 вітаміни — А (жиророзчинний), В (водорозчинний), сьогодні їх кількість сягає 30.

Вітаміни - це біологічно активні низькомолекулярні природні, органічні сполуки, різної хімічної структури, учасники обміну речовин і беруть участь в перетворенні енергії, переважно як компоненти ферментів.

Існування і значення вітамінів відкрив російський лікар М.Лунін у кінці ХІХ ст.. Польський хімік К.Функ назвав біологічно активну речовину вітаміном, бо вона містила у своїй молекулі аміногрупу. Вітаміни, група незамінних для організму людини і тваринних органічних сполук, що володіє дуже високою біологічною активністю, присутніх у в нікчемних кількостях в продуктах живлення, але що мають величезне значення для нормального обміну речовин і життєдіяльності. За нормального раціону і здорового способу життя потреба у вітамінах задовольняється природним шляхом. Однак узимку і навесні відчувається нестача вітамінів, що спричиняє гіповітамінози. Надлишок вітаміні - гіпервітаміноз, що буває дуже рідко. Одноманітне харчування, бідне на натуральні рослинні продукти, призводить до виникнення захворювання - авітамінозу.

Добова потреба населення України у вітамінах
Вікова групи	A, мкг	B1, мг	B2, мг	B6, мг	B9, мкг	B12, мкг	B3, мг	C, мг	D, мкг	E, мг	K, мкг
0 — 3 місяці	400	0,3	0,4	0,4	25	0,5	5	30	8	3	5
4 — 6 місяців	400	0,4	0,5	0,5	40	0,5	6	35	10	4	8
7 — 12 місяців	500	0,5	0,6	0,6	60	0,6	7	40	10	5	10
1 — 3 роки	600	0,8	0,9	0,9	70	0,7	10	45	10	6	15
4 — 6 років	600	0,8	1	1,1	80	1	12	50	10	7	20
6 років (учні)	650	0,9	1,1	1,2	90	1,2	13	55	10	8	25
7 — 10 років	700	1	1,2	1,4	100	1,4	15	60	2,5	10	30
11 — 13 років (хлопчики)	1000	1,3	1,5	1,7	160	2	17	75	2,5	13	45
11 — 13 років (дівчатка)	800	1,1	1,3	1,4	150	2	15	70	2,5	10	45
14 — 17 років (хлопці)	1000	1,5	1,8	2	200	2	20	80	2,5	15	65
14 — 17 років (дівчата)	1000	1,2	1,5	1,5	180	2	17	75	2,5	13	55
Чоловіки 18 — 60 років	1000	1,6	2	2	250	3	22	80	2,5	15
Жінки 18 — 60 років	1000	1,3	1,6	1,8	200	3	16	70	2,5	15
чоловіки 60 — 74 роки		1,7	1,7	3,3	250	3	15	100	2,5	25
чоловіки >= 75 років		1,5	1,5	3	230	3	13	90	2,2	20
жінки 60 — 74 роки		1,5	1,5	3	230	3	13	100	2,5	20
жінки >= 75 років		1,5	1,5	3	230	3	13	90	2,2	20

Питання 2. Використання харчових добавок.